avaliação da estratégia de imobilização química

EDAFOLOGÍA, VOL 13. (2), PP 103-116 2006
AVALIAÇÃO DA ESTRATÉGIA DE IMOBILIZAÇÃO QUÍMICA EM
SOLOS CONTAMINADOS COM ZINCO PROVENIENTE DE LODO DE
ESGOTO
ALCANTARA, A.M; AMARAL SOBRINHO, N.M.B.(1,3); OLIVEIRA, C.(1) &
MAZUR, N.(1,4)
Departamento de Solos da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ). CEP
23890 000 Seropédica (RJ), Brasil
3
Bolsista do CNPq
4
Autor correspondente
1
Resumo. A utilização do lodo de esgoto na agricultura pode ser limitada pela presença de metais pesados que podem contaminar os solos, os aqüíferos e as plantas. A remediação através da estratégia de imobilização ou de contenção química tem sido utilizada para reduzir os impactos provocados pela presença de
metais pesados. Esta pesquisa teve por objetivos estudar as alterações nas diferentes frações químicas de
solos contaminados com Zn, provenientes de lodo de esgoto, causadas pela aplicação de carbonatos, óxidos
e fosfatos, sua estabilidade com o tempo, a eficiência desses produtos na contenção desse elemento, e a avaliação dessa estratégia através do uso de plantas hiperacumuladoras Utilizou-se lodo de esgoto de indústria
metalúrgica do Rio de Janeiro contendo 7.880 mgkg-1 de Zn. O lodo contaminado foi aplicado em amostras
da camada superficial de um Latossolo Vermelho Amarelo (LV) e de um Argissolo Vermelho Amarelo (PV).
Em laboratório, as amostras dos solos foram incubadas com quantidade equivalente a 60 tha-1 de lodo de esgoto contaminado. Instalou se em laboratório, um experimento em vasos plásticos, contendo 400 g da mistura solo + lodo, sendo definidos os seguintes tratamentos: Testemunha (solo lodo); solo lodo + KH2PO4;
solo lodo + CaCO3, e solo lodo + FeCl3 + EDTA. Nos tempos de: 7; 15; 30; 60; 90; 120 e 200 dias de incubação com os produtos, amostras foram retiradas para extrações simples com: água; NaNO3; ácido acético, e DTPA. Duzentos dias após a incubação, plantou se nos vasos arroz (IAC 147), em casa de vegetação.
Aos 40 dias de cultivo coletou se raízes e parte aérea e determinou se a produção de matéria seca e teores
de Zn. Observou se que a adição CaCO3 provocou imobilização química do Zn pela associação deste às frações químicas mais estáveis. O FeCl3. + EDTA causou dissolução de compostos de Zn e dessorção destes
elementos complexados por grupos funcionais de superfície. O KH2PO4 não alterou a distribuição de Zn e
Pb nas diferentes formas químicas nos solos. Com o tempo de incubação, no solo LV, o CaCO3 e KH2PO4
ocasionaram associação do zinco a compostos de Fe e Mn mais cristalinos e compostos orgânicos mais estáveis, decrescendo a disponibilidade. O Zn concentrou se fundamentalmente nas raízes, órgão que se comportou como filtro natural, limitando a passagem destes elementos para a parte aérea. Nos tratamentos
contendo o CaCO3 foi encontrada menor concentração de Zn na raiz e parte aérea. A adição de FeCl3. +
EDTA promoveu o aumento das concentração de Zn.
Palavras chaves: Zinco, Remediação, Contenção
Resumen. El uso de lodos residuales en agricultura puede estar limitado por la presencia de metales
pesados que pueden contaminar el suelo, los acuíferos y las plantas. La estrategia de inmovilización o de contención química ha sido utilizada para reducir los impactos causados por las elevadas concentraciones de metales pesados. El objetivo de este trabajo es estudiar las alteraciones en las diferentes fracciones de suelos
contaminados con Zn, procedentes de lodos residuales por aplicación de carbonatos, óxidos y fosfatos, su
AMARAL et al.
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estabilidad a lo largo del tiempo, la eficacia de los productos de contención y la evaluación de una estrategia con plantas hiperacumuladoras. Se utilizaron lodos residuales de una industria metalúrgica de Río de Janeiro, conteniendo 7880 mg kg-1 de Zn. El lodo contaminado fue aplicado en el horizonte superficial de un
Latossolo Vermelho-Amarelo (LV) (Udox) y de un Argissolo Vermelho-Amarelo (PV) (Udult). En laboratorio las muestras fueron incubadas con una cantidad equivalente a 60 t ha-1 de lodo contaminado. Se instaló un experimento en macetas conteniendo 400 g de la mezcla lodo+ suelo (Sl) con los siguientes
tratamientos: testigo (Sl), Sl+ KH2PO4; Sl+CaCO3 y Sl+FeCl3+EDTA. A tiempos de 7, 15, 30, 60, 90, 120
y 200 días de incubación se retiraron muestras de suelo para extracciones con agua, NaNO3, ácido acético
y DTPA. Después 200 días de iniciada la incubación se plantó arroz (IAC 147) en cámara de crecimiento.
A los 40 días se recolectaron raíces y parte aérea y se determinaron los contenidos de materia seca y Zn. Se
observó que la adición de CaCO3 produjo inmovilización química del Zn. El tratamiento FeCl3+EDTA
causó disolución y desorción de este elemento. El KH2PO4 no alteró la distribución del Zn y Pb en el suelo
Con el tiempo de incubación en el suelo LV el CaCO3 y el KH2PO4 ocasionó la asociación del Zn a compuestos de Fe y Mn más cristalinos y compuestos orgánicos más estables, disminuyendo su disponibilidad.
El Zn se concentró fundamentalmente en las raíces pero con un paso a la parte aérea limitado a la parte
aérea. En los tratamientos con CaCO3 se encontró menor concentración de Zn tanto en la raíz como en la
parte aérea. En cambio, la adición de FeCl3+EDTA produjo el aumento de la concentración de Zn.
Palabras clave: Zinc, descontaminación, inmovilización, suelos.
Abstract. The use of the sewage sludge’s in the agriculture can be limited by the presence of heavy
metals, that they can cause contamination in the soils, in the aquifers and in the plants. This research had for
objective: (i) to verify the chemical immobilization of Zn, Cd and Pb in soils treated with sewage sludge with
high concentration of those heavy metals using immobilization agents and her stability with the timeIn a sewage sludge, produced in Rio de Janeiro, was added 6400 mg.kg -1 of Pb and 8000 mg kg 1 of Zn. After 20
days of incubation the enriched sludge was used for installation of experiments in samples of two types of
soils: Yellow Red Latossol (LV) and Yellow Red Podzolic (PV). In laboratory, the samples of the soils were
incubated with amount equivalent to 60 t ha 1 of the enriched sewage sludge. After 4 years and six months
of contact soil sludge was settled, in laboratory, an experiment in plastic pots containing 400 g of the soils
LV and LV with the enriched sludge and the following treatments: soil sludge; soil sludge + KH2PO4; soil
sludge + CaCO3 and soil sludge + 0,07 moles L 1 FeCl3.6H2O + EDTA. Periodically, samples were removed for simple extractions with water, NaNO3, acetic acid and DTPA. With the tenors of Zn and Pb obtained in the extractions was estimated, through the differences in the amounts extracted, chemical forms of
Zn and Pb. At 40 days of cultivation it was collected roots and aerial part and he/she was determined the production of dry matter and tenors of Zn and Pb. It was observed that the addition CaCO3 allowed chemical
immobilization of Zn and Pb for the association of this with fractions chemistries more stability. The FeCl3
6H2O + EDTA caused dissolution of compounds of Zn and Pb and dessorção of these elements complexados for functional groups of surface. The KH2PO4 didn't alter the distribution of Zn, Cd and Pb in the different forms chemistries in the soils. With the time of incubation, in the soil LV, CaCO3 and KH2PO4 caused
association of the zinc the compounds of Fe and Mn more crystalline and composed organic more stables,
decreasing the availability. The availability of Pb, however, it increased in all of the treatments. The production of dry matter of the aerial part, root and total was not affected significantly by the application of
CaCO3 and KH2PO4. The addition of FeCl3 6H2O + EDTA affected significantly this parameter.
Key words: zinc, cadmium, lead contamination, soils.
INTRODUÇÃO
As previsões de aumento populacional,
associadas à crescente concentração urbana
mundial, determinaram a necessidade imediata
de definições tecnológicas e de ações políticas
para solucionar o grave problema para a destinação final do lodo de esgoto. Esta preocupação tem gerado um estímulo mundial sobre
práticas de minimização da produção de resíduos urbanos e priorização da reciclagem como
opção de destino final.
IMOBILIZAÇÃO QUÍMICA EM SOLOS CONTAMINADOS COM Zn
Uma alternativa considerada bastante viável para a destinação do lodo de esgoto tem
sido a reciclagem agrícola (Andreoli & Perogini,1999). Neste caso, tem se o grande benefício de transformar um resíduo urbano em um
insumo agrícola que fornece matéria orgânica e
nutrientes ao solo, trazendo vantagens indiretas ao homem e ao meio ambiente. Uma das
vantagens seria a redução dos efeitos adversos
à saúde causado pela incineração e diminuição
da dependência de fertilizantes químicos.
Apesar dos efeitos benéficos do lodo, este
pode apresentar, também, uma série de metais
pesados potencialmente tóxicos, tais como:
zinco, cobre, níquel, chumbo, cádmio e mercúrio entre outros. Alguns desses elementos são
micronutrientes essenciais para plantas e animais, outros não têm nenhuma função biológica conhecida (Oliveira et al., 2003a).
Nos solos contaminados por metais pesados os métodos de extração seqüencial têm
sido usados para identificar as frações (ou formas) químicas nas quais esses elementos se encontram predominantemente associados (Lã et
al., 2003). Em tais trabalhos, tem-se verificado
que a solubilidade dos metais pesados adicionados ao solo decresce com o tempo, indicando
a passagem de formas químicas mais lábeis
(por exemplo, hidrossolúvel, trocável e carbonato) para frações mais estáveis e de menor
mobilidade e biodisponibilidade (a saber, óxidos de-Fe,Mn, orgânica e residual) (Amaral Sobrinho et al., 1998; Oliveira et al., 2003b),
sendo essas transferências favorecidas pelo aumento do pH do solo (Araújo et .al., 2002).
. Atualmente, há uma demanda ambiental e comercial para a remediação de áreas contaminadas com os metais pesados, e com
prevenção da descarga nos cursos d’água e entrada na cadeia alimentar (Cunningham &
Berti, 1993).
Considerável interesse tem havido no
desenvolvimento de estratégias de remediação
in situ de solos contaminados com metais pesados que sejam eficientes e duráveis (Alcan-
105
tara, 2002; Pinheiro, 2003). Dentre as técnicas
de remediação in situ está a estratégia de “Imobilização Química,” ou também denominada
“Contenção do Contaminante” que consiste em
minimizar a migração de metais pesados para a
subsuperfície do solo. As técnicas são baseadas
na incorporação de agentes com potencial para
complexação e/ou precipitação causando a
imobilização química Estes produtos ao serem
aplicados aos solos irão reduzir a disponibilidade e mobilidade, desses elementos, através
do aumento da adsorção específica na superfície das partículas do solo e da precipitação na
solução do solo (Amaral Sobrinho et al., 1998,
1999), dessa forma, reduzindo a sua toxicidade,
sem, entretanto, reduzir a concentração no solo.
Adição de carbonatos (Jakcson & Alloway,
1992), óxidos (Brown et al, 1989), fosfatos
(Pierzynski et al., 1998), e matéria orgânica
(Oliveira et al., 2003b), com essa finalidade,
tem sido descrito na literatura.
Este trabalho teve como objetivos:
Estudar as alterações provocadas pela
aplicação de diferentes produtos nas diferentes
formas químicas do solo de Zn e sua estabilidade com o tempo, em solos tratados com lodo
de esgoto contaminado;
Avaliar a eficiência de diferentes produtos na contenção de Zn de solos contaminados
com esses elementos pela aplicação de lodo de
esgoto contaminado.
Validação dessa estratégia através do uso
de planta hiperacumuladora.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento de laboratório foi conduzido nas instalações do Departamento de Solos
da UFRRJ, entre os anos de 2000 e 2001, utilizando dois solos (LV e PV) tratados com lodo
de esgoto, proveniente de indústria metalúrgica, com elevado teor de Zn. O lodo (ETIG)
no Rio de Janeiro e sua caracterização química
é apresentada no quadro 1.
Com o objetivo de simular situações extremas, ou seja, de solos altamente contamina-
106
AMARAL et al.
dos, no lodo havia sido adicionado soluções de
Acetato de Zinco (Zn(C2H3O2)2.H2O) e Nitrato de chumbo (Pb (NO3)2). A definição das
quantidades de metais para o enriquecimento
do lodo foi baseada nas concentrações máximas de metais pesados permitidas em solos
agrícolas nos EUA e países membros da Co-
munidade Comum Européia (Kabata Pendias
& Pendias, 1992) (citação) de tal forma que, os
teores nos solos atingissem valores próximos e
acima dos estabelecidos nesses países. As concentrações iniciais, adicionadas e finais, no
lodo estudado são mostradas no quadro 2.
QUADRO 1.Caracterização química e fracionamento da matéria orgânica do lodo de esgoto em estudo.
QUADRO 2. Características físicas e químicas da camada arável dos solos utilizados nos experimentos.
As amostras de terra foram coletadas na
camada superficial (20 cm de profundidade) de
um Latossolo Vermelho Amarelo (LVdox) e
um Argissolo Vermelho Amarelo (PVult). Os
materiais de solo foram secos ao ar, destorroados e passados em peneira de malha de 2 mm
para obtenção de terra fina seca ao ar (TFSA).
A caracterização física e química desses solos
(Quadro 3), foi feita de acordo com o Manual
de Métodos de Análise de Solos (EMBRAPA,
1997).
Nas amostras de TFSA do LV e PV foi
adicionado lodo enriquecido em quantidade
equivalente a 60 Mg ha-1. Após a adição do
lodo ao solo, as amostras foram homogeneizadas e acondicionadas em sacos plásticos, em
umidade equivalente à capacidade de campo.
IMOBILIZAÇÃO QUÍMICA EM SOLOS CONTAMINADOS COM Zn
107
QUADRO 3. Características físicas e químicas da camada arável dos solos utilizados nos experimentos.
A manutenção da umidade foi controlada
através de pesagens periódicas e as amostras
foram mantidas em laboratório, a temperatura
ambiente, por um período de aproximadamente
4 anos e meio, antes de sua utilização neste estudo.
Em laboratório foi instalado um experimento em vasos plásticos com 400 g dos solos
LV e PV tratado com lodo contaminado. O experimento constou de dois solos tratados (LV e
PV), quatro tratamentos e seis repetições totalizando 48 unidades experimentais.
Para avaliar os efeitos de produtos imobilizadores de metais pesados foram aplicados
os seguintes tratamentos:
Mistura solo lodo (Testemunha)
Mistura solo lodo + fosfato de potássio
(KH2PO4)
Mistura solo lodo + carbonato de cálcio
(CaCO3)
Mistura solo lodo + 50 ml de solução saturada de Cloreto férrico (FeCl3) + EDTA na
concentração de 0,07 mol L -1
A quantidade de fósforo adicionado no
tratamento com fosfato de potássio foi equivalente a 5 vezes a quantidade de Zn presente na
mistura solo lodo e a de CaCO3 adicionada aos
solos foi baseada na curva de neutralização
para atingir pH 6,5.
Das misturas solo + lodo incubadas em
laboratório foram retiradas amostras para reali-
zação das extrações simples em intervalos de
7, 15, 30, 60, 90, 130 e 200 dias.
Nas extrações simples foram utilizados
como extratores: água, nitrato de sódio, ácido
acético e DTPA. A extração com água consistiu
em agitar 5 g de solo, por uma hora, a temperatura ambiente, com 50 ml da solução de água
deionizada. A extração com nitrato de sódio
consistiu na agitação de 5 g de solo, por duas
horas, a temperatura ambiente, com 50 ml da
solução extratora de NaNO3 1 mol L-1 . A extração com ácido acético foi realizada conforme proposto por Ure et al (1993),
utilizando-se CH3COOH 0,043 mol L -1. A extração consistiu em agitar 5 g de solo, por uma
hora, a temperatura ambiente, com 50 ml da solução extratora. A extração com DTPA foi realizada confome proposto por Lindsay &
Norvell (1978). O preparo da solução consistiu
em dissolver 149,2 mL de TEA, 19,67 g de
DTPA e 14,7 g de CaCl2.2H2O em aproximadamente 2,0 L de água destilada. Aguardou se
tempo suficiente para dissolução do DTPA e diluiu se para aproximadamente 9 L. Após ajustar o pH para 7,3±0,05 com HCl 1:1, e elevou
se o volume para 10 L com água destilada. A
extração consistiu em agitar, por duas horas, 5
g de solo com 50 ml da solução de DTPA. A
análise para pseudo totais foi feita por meio de
digestão nitro perclórica.
Após cada extração, filtrou se imediata-
AMARAL et al.
108
mente os extratos em papel de filtro qualitativo
e o filtrado foi acondicionado em frascos de polietileno e guardados em ambiente refrigerado.
Para todas as extrações simples foram
efetuadas repetições em branco (sem solo). Nos
extratos obtidos foram determinados os teores
de Zn por espectofometria de absorção atômica, cujos limites de detecção foram de
0,0012 mg L-1para Zn, com comprimento de
onda de 213,9 nm.
A distribuição de Zn nas diferentes frações químicas dos solos tratados com lodo de
esgoto contaminado, foi estimada a partir das
diferenças nas quantidades extraídas obtidas
nas extrações simples. Foram obtidas cinco frações que serão definidas a seguir:
• F1 = Extraído com Água ==> Fração
solúvel em água.
• F2 = Extraído com NaNO3 Extraído
com Água ==> Fração trocável, que compreende os metais ligados eletrostaticamente às
partículas do solo.
• F3 = Extraído com Ácido acético Extraído com NaNO3 ==> Fração associada predominantemente a carbonatos e óxidos e
formando complexos de transição com os grupamentos hidroxilas na superfície de óxidos
amorfos do solo.
• F4 = Extraído com DTPA Extraído
com ácido acético ==> Fração predominantemente associada a óxidos de Fe e Mn mais cristalinos e a compostos orgânicos mais estáveis
através da formação de complexos de esfera interna.
• F5 = Total Extraído com DTPA ==>
Fração associada a óxidos com alto grau de
cristalinidade e a fração residual.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Figura 1 apresenta a média, dos cinco
tempos de observação, da distribuição percentual de Zinco nas diferentes frações químicas,
nos solos LV e PV , decorrente da aplicação de:
CaCO3, KH2PO4 e Fe Cl3 + EDTA.
Quando se compara os teores de zinco,
nas frações solúvel em água (F1) e trocável
(F2), do tratamento com CaCO3 com a testemunha, nas mesmas frações, observa se no solo
LV (Fig. 1a) que a adição desse produto provocou um decréscimo significativo nas percentagens deste elemento nessas duas frações.
Quando se analisa a fração F3, com a adição do
CaCO3, verifica se que grande parte do Zn esteve associada a esta fração, o que indica que,
provavelmente, parte do Zn que estava nas frações solúvel em água (F1) e ligado eletrostaticamente às partículas do solo (F2), passou para
formas químicas mais estáveis, tais como, carbonato de Zn e adsorvidos na superfície de óxidos de manganês amorfo através da formação
de complexos de transição (Mc Bride, 1989)
associadas a F3. Estes resultados estão de
acordo com os amplamente mencionados na literatura (Alloway, 1995; Kabata Pendias, 1992,
Amaral Sobrinho et al., 1998) onde se contatou
que a adição de carbonato de cálcio aos solos e
o conseqüente aumento de pH, ocasionou a precipitação de metais na forma de carbonatos,
como também, favoreceu a adsorção específica
nos grupamentos funcionais de superfície que
têm cargas dependentes de pH (hidroxilas funcionais), decrescendo a disponibilidade e mobilidade da maioria desses metais.
Analisando as percentagens de Zn na fração F4 encontra se que a adição de CaCO3 provocou uma redução significativa no teor de Zn
associado a esta fração quando comparado a
testemunha, entretanto, verifica-se elevação
significativa na F5. O decréscimo na F4 , provavelmente, deveu se à adsorção específica na
superfície de óxidos de Fe com alto grau de
cristalinidade e/ou oclusão, possivelmente, associados a fração F5. Considerando se a alta estabilidade da adsorção de Zn na fração F5
(formação de complexos internos e oclusão)
pode se inferir que a adição do CaCO3 levou a
uma eficiente contenção ou imobilização química deste elemento no solo LV.
A variação média nas percentagens de
IMOBILIZAÇÃO QUÍMICA EM SOLOS CONTAMINADOS COM Zn
zinco nas diferentes formas químicas no solo
PV, em decorrência da aplicação dos produtos,
é apresentado na Fig. 1b. Quando se compara
os teores de zinco nas frações solúvel em água
(F1) e na trocável (F2) no tratamento com
CaCO3 com a testemunha, observou se que, de
forma semelhante ao ocorrido no solo LV, a
adição de CaCO3 ao sistema provocou decréscimo significativo nos teores de Zn nessas frações. Comparando os dois solos verifica se, no
entanto, que o teor de Zn na fração solúvel em
água foi maior no solo PV que provavelmente,
deveu se ao menor poder tampão deste solo, decorrente do menor teor de argila e matéria orgânica quando comparado ao solo LV (Quadro
2).
Quando se analisa a fração F3 verifica se
que, como ocorreu com o solo LV, grande parte
do Zn esteve associado a esta fração. Estes
dados confirmam que a adição de CaCO3 favoreceu a transferência de Zn das frações solúvel em água (F1) e trocável (F2) para outras
frações menos solúveis. Com relação as frações
F4 e F5 observou se, que de maneira geral, os
teores de Zn foram menores no solo PV,
quando comparado ao solo LV (Fig. 1a). O
comportamento distinto desses dois solos reflete a diferença relacionada ao poder tampão,
como discutido anteriormente.
Analisando os efeitos da adição de FeCl3
+ EDTA, no solo LV, observou se que, ao contrário do ocorrido com o tratamento CaCO3, as
percentagens de Zn nas frações solúvel em
água (F1) e trocável (F2) foram mais elevadas
do que no tratamento testemunha. Nas frações
F4 e F5, no entanto, os teores de Zn foram inferiores. Este resultado deveu se ao baixo valor
de pH, ao redor de 4,5, neste tratamento (Fig.
2a), possivelmente causando a dissolução dos
compostos de Zn, como também a dessorção
pelo EDTA de parte do Zn complexado por
grupos funcionais de superfície, inibindo a capacidade adsortiva dos óxidos de ferro.
No solo PV as percentagens de Zn nas
frações solúvel em água (F1) e trocável (F2)
109
foram superiores as encontradas no solo LV, denotando, mais uma vez, o menor poder tampão
deste solo. De modo geral, observou se a
mesma tendência do solo LV, i.e, no solo PV,
ocorreu aumento na F1 e redução significativa
das frações F3, F4 e F5, quando comparado ao
tratamento testemunha, causada, possivelmente, pela dissolução dos óxidos, devido ao
baixo pH (Fig. 2a) e a dessorção provocada capacidade quelatante do EDTA, que deve ter
contribuído para o deslocamento desse elemento na superfície dos óxidos de ferro e na
matéria orgânica estável, permanecendo o Zn
em solução complexado pelo EDTA. Estes resultados demonstram, claramente, que adição
FeCl3 + EDTA determinou, em ambos os solos,
um efeito contrário ao esperado, i.e, aumentou
a labilidade do Zn .
De um modo geral, quando se compara o
percentual de Zn no tratamento contendo fosfato de potássio e a testemunha, no solo LV
(Fig. 1a), observou se que os teores de Zn nas
frações solúvel em água (F1) e trocável (F2)
não diferiram significativamente. Avaliando em
conjunto as demais frações, observou se que as
frações F4 e F5 decresceram e a F3 aumentou
quando comparadas com a testemunha. O
efeito não observado sobre as frações F1 e F2
pode ter sido causado pela alta capacidade de
adsorção de fosfatos desse solo intemperizado,
dessa forma, reduzindo a concentração desse
ânion na solução do solo para precipitar com o
Zn. O aumento na fração F3, possivelmente,
decorrente do aumento de cargas líquidas negativas na superfície dos óxidos amorfos, provocado pela adsorção de fosfato, favoreceu a
formação de complexos internos do Zn com as
hidroxilas na superfície dos óxidos amorfos. O
aumento de cargas líquidas negativas pela adição de fosfatos tem sido descrito na literatura
(Sposito, 1982).
No solo PV (Fig. 2b) podemos observar a
mesma tendência, i.e, pequeno incremento nas
frações F1 e F2, aumento da F3 e redução das
frações F4 e F5
110
AMARAL et al.
FIGURA 1. Percentagem do total de Zn, nas diferentes formas químicas encontradas nos solos LV(a) e PV
(b).
IMOBILIZAÇÃO QUÍMICA EM SOLOS CONTAMINADOS COM Zn
FIGURA 2 Efeito do tempo de incubação e dos tratamentos no pH dos solos LV e PV.
111
112
AMARAL et al.
O apresenta o efeito do tempo de incubação na distribuição de zinco, nas diferentes frações químicas, no solo LV tratado com os
diferentes produtos. Analisando a fração F4, no
tratamento com CaCO3, observa se redução
nos teores de zinco com o tempo de incubação,
exceto aos cento e vinte dias. Por outro lado,
na fração F5, nos tratamentos CaCO3 e fosfato
de potássio ocorreram aumentos significativos
nos teores deste elemento, a partir dos sessenta
dias de incubação. Deste modo, ao longo do
tempo, o sistema tendeu a alcançar uma maior
estabilidade. As demais frações dos outros tratamentos, de modo geral, são sofreram alterações ao longo do tempo.
Quando se avalia o solo PV observa se
que no tratamento CaCO3 ocorreu aumento significativo nos teores de Zn nas frações F1 e F2
e decréscimo na fração F5. No tratamento com
Fosfato, no entanto, ocorreu aumento na fração
F3 e decréscimos nas frações F4 e F5. Esses resultados mostram que, diferente do observado
no solo LV, como o tempo de incubação ocorreu aumento da disponibilidade de Zn, nesses
tratamentos, o que provavelmente, deveu se ao
menor teor de argila deste solo. No solo PV, a
menor superfície especifica e, conseqüentemente, menor densidade de grupamentos hidroxílicos poderia resultar em menor adsorção
especifica de Zn por ligação covalente.
As concentrações de Zn na parte aérea e
raiz do arroz (IAC 147) cultivado nos solos LV
e PV, sob condições de casa de vegetação são
apresentadas na Fig. 3a e b. Analisando o solo
LV observa se que o teor de Zn nos tratamentos
testemunha, CaCO3 e fosfato foram significativamente maior na raiz quando comparado
com a parte aérea. Nas raízes os teores de Zn
variaram de 1149 mg kg -1, no tratamento
CaCO3, a 1360 mg kg -1 no tratamento
FeCl3+EDTA. Nas folhas os teores variaram
de 619 mg kg -1 no tratamento CaCO3 a 1446
mg kg -1 no tratamento FeCl3+EDTA. Os teores
de Zn nesses tratamentos foram de 1,5 a 1,8
vezes superiores nas raízes do que na parte
aérea indicando que as raízes atuaram como um
importante filtro deste elemento evitando transferência para a parte aérea. Oliveira (1998) estudando esses mesmos solos com lodo de
esgoto enriquecido com Cd, Pb e Zn, encontrou
que esses elementos concentraram se fundamentalmente nas raízes, com consequente redução na transferência deste para as folhas e
grãos. De acordo com alguns autores (Adriano,
1986; Wang & Evangelou, 1994), além do mecanismo de tolerância das plantas a altas concentrações de metais pesados restringindo o
transporte da raiz para a parte aérea, poderão
ocorrer outros mecanismos como: acumulação
de metais nos tricomas, exudação substâncias
contendo metais quelatados, ligação entre
metal e o componente da parede celular, produção de compostos intracelulares com propriedades quelatantes, com o objetivo de
diminuir os efeitos de estresse deste metal. Ao
nível de citoplasma da célula poderia estar ocorrendo a complexação do metal (Zn) com ácidos orgânicos (citrato) e inorgânicos (H2S),
fitatos e fitoquelatinas. Todos esses compostos
formados, possivelmente, foram armazenados
nos vacúolos na forma menos tóxica para a
planta (Adriano, 1986; Wang & Evangelou,
1994; Steffens, 1990).
IMOBILIZAÇÃO QUÍMICA EM SOLOS CONTAMINADOS COM Zn
113
FIGURA 3 Teores de Zn nas folhas e raízes de arroz (IAC 147), cultivado nos solos LV e PV, sob condições de casa de vegetação
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AMARAL et al.
Comparando se os diferentes tratamentos
entre si, verifica se que no tratamento CaCO3
os teores de Zn foram menores, na raiz e na
parte aérea. Esses resultados são coerentes com
os obtidos no experimento em laboratório, onde
se verificou que a aplicação deste corretivo
ocasionou expressivo decréscimo deste elemento nas frações mais labéis (solúvel em água
e trocável), reduzindo a biodisponibilidade
deste elemento.
Por outro lado, no tratamento
FeCl3+EDTA os teores de Zn na parte aérea da
planta analisados foram mais elevados indicando, como observado em condições de laboratório, que a aplicação deste tratamento
promoveu a solubilização e/ou dessorção dos
componentes orgânicos e inorgânicos associados a zinco, aumentando a disponibilidade
deste elemento. Neste tratamento observou se
maior transferência de zinco da raiz para a parte
aérea no solo PV o que pode ser devido aos
altos teores nas frações mais labéus (F1 e F2)
(Fig. 3b).
Comparando os teores de zinco na parte
aérea e raiz verifica se, que como ocorreu no
solo LV, a absorção deste elemento foi maior
pela raiz. Os teores de Zn na raiz foram ao
redor de 1,9 a 2,5 vezes maiores que os presentes na parte aérea, nos respectivos tratamentos. Quando se avaliam os diferentes
tratamentos verifica se que, semelhante ao ocorrido como o solo LV, no tratamento CaCO3 os
teores de Zn nos órgãos analisados foram menores. Esse resultado, como discutido anteriormente, foi causado pelo decréscimo na
disponibilidade deste elemento pelo aumento
do pH. No tratamento FeCl3+EDTA, diferentemente do solo LV, os teores de Zn na parte
aérea foram significantemente maiores do que
na raiz (ao redor de 2 vezes maior), mostrando
que ocorreu grande transferência de zinco da
raiz para a parte aérea. Esses resultados confirmam aqueles obtidos no experimento em laboratório (Fig. 1) quando se observou aumento no
percentual de Zn nas frações de maior disponi-
bilidade (F1 e F2).
Correlações entre os teores de Zn nas frações químicas do solo e na planta
O quadro 4 apresenta os coeficientes de
correlação simples entre e as concentrações de
Zn, Cd e Pb nas diferentes frações químicas dos
solos LV e PV e as concentrações desses elementos na parte aérea, raiz com a produção de
matéria seca (parte aérea, raiz e total). Observa
se que, nos solos LV e PV, ocorreram correlações positivas e altamente significativas entre a
fração F1, solúvel em água, e a concentração
de Zn na parte aérea e raiz. Com a fração F2
(extraível com NaNO3), as correlações também
foram positivas e altamente significativas,
porém, de menor magnitude. As correlações
entre a fração F5 (de menor disponibilidade) e
as concentração de Zn, ao contrário do ocorrido
com as frações F1 e F2, foram negativas e altamente significativas, em sua maioria. Esses
resultados confirmam a maior biodisponibilidade dos metais na fração F1 e em menor intensidade a fração F2 e a indisponibilidade para
plantas da fração F5.
Os coeficientes de correlação entre a fração F1 e a produção de matéria seca da parte
aérea, raiz, e total, foram, de uma maneira
geral, negativas, elevadas e altamente significativas. Com relação à fração F2, as correlações também foram negativas, porém, um
pouco mais baixas. Os coeficientes de correlação entre a fração F5 e a produção de matéria
seca da planta, ao contrário, foram positivas e,
em alguns casos, altamente significativas.
A interpretação das correlações confirmam os resultados obtidos em laboratório e
casa de vegetação, mostrando que as frações
químicas de maior biodisponibilidade (F1 e F2)
ou a de menor disponibilidade (F5) podem ser
úteis para predizer a absorção de metais pesados e produção de matéria seca pelas plantas de
arroz.
IMOBILIZAÇÃO QUÍMICA EM SOLOS CONTAMINADOS COM Zn
115
QUADRO 4. Coeficientes de correlação simples entre as diferentes frações químicas dos solos LV e PV e
as concentrações de Zn na parte aérea e raiz e matéria seca total nas amostras tratadas com diferentes produtos.
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